IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
纳通道中颗粒的输运与检测研究
Alternative Titlethe Transport and Detection of Nanoparticle in Nanochannel
贺思远
Thesis Advisor胡国庆
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline流体力学
Abstract微纳加工技术的进步使得制造形状规则、尺寸可控的纳米结构成为可能,其中纳通道作为纳流控技术的工具,引起了人们的广泛关注。通常纳通道定义为至少一个方向上尺度为1~100 nm的通道或孔,与双电层厚度和纳米颗粒的尺寸比较接近,因此在纳通道流动和物质输运中会呈现出众多与宏观尺度不同的现象,在理论研究与实际应用中均有重要意义。本文基于电信号方法,实现了纳米颗粒过孔检测,研究了纳米颗粒在受限空间中的输运机制。 我们探索了纳米孔和纳米微滴管的加工方法,独立加工了氮化硅纳米孔和纳米微滴管。利用聚集离子束(FIB),加工了尺寸可控的规则的圆柱形纳米孔。在利用拉针仪加工纳米微滴管时,通过调整操作参数,加工了更便于实验操作的内径较小且尖端较短的纳米微滴管。 在纳米孔系统中输运的颗粒同时受入口效应、偏轴效应和双电层的影响。入口效应使颗粒在纳米孔外即开始引起脉冲信号,导致脉冲信号的持续时间变长,偏轴效应使颗粒以不同路径穿过纳米孔,而双电层则会使纳米孔壁面附近的颗粒运动时向轴线方向偏移并在相似位置穿过纳米孔。在纳米孔系统中,电场分布不均匀,以不同路径穿过纳米孔的颗粒需要的穿孔时间也不相同。根据模拟得到的纳米孔系统内的电场分布,我们揭示了入口效应、偏轴效应和双电层对脉冲信号的影响,发现脉冲信号持续时间呈双尖峰分布。 悬浮在溶液中的颗粒在外加电场中运动时通常只考虑受到电泳作用和电渗作用的影响,与电场强度以及颗粒与孔壁的表面电势差有关。但在纳孔系统中,由于电场强度梯度的量级远大于电场强度的量级,介电泳作用在某些情况下不能忽略。我们实验发现在纳米微滴管系统中,颗粒只能在正电压下引起脉冲信号,单独考虑电渗和电泳作用时不能对其进行合理解释。我们通过模拟计算和理论分析,发现当颗粒与管壁的表面电势相差不大时,介电泳作用将阻止颗粒穿过微滴管,而只有当颗粒与管壁的表面电势相差较大时,才能忽略介电泳作用的影响。
Call Number31320
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59463
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
贺思远. 纳通道中颗粒的输运与检测研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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